Java源码：Reference与ReferenceQueue

蔚落 2022-02-01 01:11 270阅读 0赞

## 一：Reference与ReferenceQueue ##

#### Reference的四种状态： ####

1.  Active：活跃，内存一开始分配的常有状态，垃圾收集器进行对该引用可达性分析后会进入Pending或Inactive状态，这取决于引用创建的时候是否绑定到一个ReferenceQueue。
2.  Pending：待定，进行回收时，会先进入pending-Reference队列，等待着Reference-handler线程来取走入队。
3.  Enqueued：入队，内存已回收的对象，若从队列中删除，则转为Inactive状态。
4.  Inactive：不活跃，最终状态，不可改变。

#### 回收过程引用状态变化： ####

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
                //一开始创建的时候，reference状态为Avtice
                WeakReference reference = new WeakReference<>(new Object(),queue);
                //要进行回收了，进入Pending状态，在Reference-handler队列中等待ReferenceHandler线程过来取走
                //ReferenceHandler线程是垃圾回收器的线程
                //取走引用，加入ReferenceQueue中，状态改为Enqueued
                System.gc();
                try { 
                    //从队列中取走引用，状态改为Inactive
                    Reference remove = queue.remove();
                }catch (Exception e){ 
                    e.printStackTrace();
                }

#### ReferenceQueue： ####

它就是一个引用队列，在检测到适当的可到达性更改后，垃圾回收器将已注册的引用对象添加到Pending队列中，ReferenceQueue实现对引用的入队(enqueue)和出队(poll)，remove操作。

#### Reference构造方法: ####

Reference(T referent) { 
            this(referent, null);
        }
        
        Reference(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) { 
            this.referent = referent;
            this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue;
        }
    	//ReferenceQueue.NULL：继承ReferenceQueue
    	//重写enqueue方法，直接返回false，起到状态表示作用
        private static class Null<S> extends ReferenceQueue<S> { 
            boolean enqueue(Reference<? extends S> r) { 
                return false;
            }
        }

#### Reference成员变量： ####

*  **private T referent;**  
    由构造器赋值，指的是传入java对象的引用
 *  **private static Reference pending = null;**  
    Pending队列，由JVM的垃圾回收器赋值，当对象除了被reference引用之外没有其它强引用了，jvm的垃圾回收器就会将指向需要回收的对象的Reference都放入到这个队列里面,Reference指的是Reference的成员变量。内存回收时，先加入该队列，等待Reference-handler线程来进行remove，加入ReferenceQueue中，并使用discovered字段来链接它的数据。
 *  **transient private Reference discovered**  
    表示要处理的对象的下一个对象，由垃圾回收器进行赋值。
 *  **volatile ReferenceQueue<?super T> queue;**  
    ReferenceQueue队列，但它只持有这个链表的表头对象header，这个链表是由Refence对象里面的next成员变量构建起来的，next也就是链表当前节点的下一个节点，所以Reference对象本身就是一个链表的节点。
 *  **Reference next;**  
    用来与queue成员变量一同组成ReferenceQueue队列
 *  **static private class Lock \{ \};**
 *  **private static Lock lock =new Lock();**  
    lock成员变量是pending队列的全局锁，ReferenceHander线程run方法里面用到pending队列。

#### 静态代码块： ####

static { 
        	//获得当前线程的所有线程
            ThreadGroup tg = Thread.currentThread().getThreadGroup();
            for (ThreadGroup tgn = tg;
                 tgn != null;
                 tg = tgn, tgn = tg.getParent());
            Thread handler = new ReferenceHandler(tg, "Reference Handler");
            //设置最大优先级，守护线程
            handler.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            handler.setDaemon(true);
            handler.start();
            SharedSecrets.setJavaLangRefAccess(new JavaLangRefAccess() { 
                @Override
                public boolean tryHandlePendingReference() { 
                    return tryHandlePending(false);
                }
            });
        }

当 Refrence 类被加载的时候，会创建启动 ReferenceHandler 线程,设为守护线程并设置线程的级别为最大级别。

现在看一个ReferenceHandler 线程的run方法

private static class ReferenceHandler extends Thread { 
        	//...
            public void run() { 
                while (true) { 
                    tryHandlePending(true);
                }
            }
       }

static boolean tryHandlePending(boolean waitForNotify) { 
            Reference<Object> r;
            Cleaner c;
            try { 
                synchronized (lock) { 
                //检查pengding是否为空
                    if (pending != null) { 
                        r = pending;
                        c = r instanceof Cleaner ? (Cleaner) r : null;
                        pending = r.discovered;
                        r.discovered = null;
                    } else { 
                        if (waitForNotify) { 
                            lock.wait();
                        }
                        return waitForNotify;
                    }
                }
            } catch (OutOfMemoryError x) { 
                Thread.yield();
                return true;
            } catch (InterruptedException x) { 
                return true;
            }
            if (c != null) { 
                c.clean();
                return true;
            }
            ReferenceQueue<? super Object> q = r.queue;
            if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r);
            return true;
        }

在 tryHandlePending 方法里面，检查 pending 是否为 null，如果pending不为 null，则将 pending 进行 enqueue，否则线程进入 wait 状态，discovered和 pending 是由垃圾回收器进行赋值的。

boolean enqueue(Reference<? extends T> r) {  
            synchronized (lock) { 
                ReferenceQueue<?> queue = r.queue;
                // queue 为 null 或者 queue 已经被回收了，直接返回
                if ((queue == NULL) || (queue == ENQUEUED)) { 
                    return false;
                }
                assert queue == this;
                //设置状态
                r.queue = ENQUEUED;
               // 将 refrence 进行前插入
                r.next = (head == null) ? r : head;
                head = r;
                queueLength++;
                if (r instanceof FinalReference) { 
                    sun.misc.VM.addFinalRefCount(1);
                }
                lock.notifyAll();
                return true;
            }
        }

## 二：Refrence 的子类 ##

1.  StrongReference  
    java没有这个类，但强引用比较普遍，若果一个对象是强引用，那回收器则始终都不会回收该对象。
2.  SoftReference  
    如果一个对象只有软引用，则在内存充足的情况下是不会回收此对象的，但是，在内部不足即将要抛出OOM异常时就会回收此对象来解决内存不足的问题。
3.  WeakReference  
    只要 GC 发现一个对象只有弱引用，则就会回收此弱引用对象。但是由于GC所在的线程优先级比较低，不会立即发现所有弱引用对象并进行回收。只要GC对它所管辖的内存区域进行扫描时发现了弱引用对象就进行回收。
4.  PhantomReference  
    PhantomReference，即虚引用，虚引用并不会影响对象的生命周期。虚引用的作用为：跟踪垃圾回收器收集对象这一活动的情况。  
    当GC一旦发现了虚引用对象，则会将PhantomReference对象插入ReferenceQueue队列，而此时PhantomReference对象并没有被垃圾回收器回收，而是要等到ReferenceQueue被你真正的处理后才会被回收。  
    注意：PhantomReference必须要和ReferenceQueue联合使用。